Методы и средства комплексных испытаний электрооборудования по энергосберегающей технологии в судостроении и судоремонте

В рыночной экономике электромашиностроение является материальной основой электрификации страны, автоматизации и механизации производственных технологических процессов, ускорения темпов технического прогресса во всех отраслях промышленности и на водном транспорте. Президентом и Правительством РФ перед работниками электромашиностроительной отрасли поставлены большие задачи по повышению качества, технического уровня, надежности и долговечности выпускаемой продукции, в частности судового электрооборудования.

Известно, что аварии электродвигателей, включая морского исполнения, наносят большой экономический ущерб промышленности и водному транспорту, который определяется не только затратами на ремонт вышедших из строя электродвигателей, генераторов, трансформаторов и другого электрооборудования, в том числе судового исполнения, но и, причем в большой степени, потерями от производственных и технологических судовых механизмов. Поэтому в рыночных условиях очень остро стоит задача обеспечения быстрого, эффективного, экономического и качественного ремонта промышленных и судовых электрических машин, а также другого электрооборудования, эксплуатируемого на судах, гидротехнических сооружениях и в речных портах.

В отрасли водного транспорта на судостроительно-судоремонтных предприятиях, береговых производственных участках (БПУ), ремонтно-эксплутационных базах (РЭБ) речного флота, в электроцехах, занимающихся ремонтом электрических машин и другого судового электрооборудования, необходимо в оптимальные сроки, чтобы сократить простои судов различного назначения, освоить и произвести ремонт электродвигателей постоянного тока малой, средней и большой мощности. Часто требуется выполнить ремонт электродвигателей морского исполнения мощностью от 1000 кВт и выше. В связи с этим возникла необходимость разработки технологии пропитки якорей береговых и судовых электрических машин с классом изоляции «Б» и «Н», прогрева, подсушки, сушки и восстановления изоляционных систем судового электрооборудования до норм, регламентированных Российским речным регистром и Морским регистром судоходства РФ.

Технологическое оборудование, используемое в отрасли водного транспорта и эксплуатируемое в настоящее время на различных судостроительно-судоремонтных предприятиях, БПУ, РЭБ флота, в электроцехах и на судах, плавучих кранах во многих случаях морально и физически устарело. К тому же технологическое оборудование для ремонтного предприятия и аппараты для ускоренного восстановления изоляции увлажненных обмоток судового электрооборудования на штатном месте установки без демонтажа и разборки в эксплуатационных условиях на судах должно быть портативным, мобильным, простым по конструкции и универсальным.

Особую роль в повышении качества и эффективности ремонтируемого судового электрооборудования, в частности электрических машин морского исполнения, играют средства контроля за качеством ремонта в технологическом процессе судоремонта. В связи с этим для отрасли водного транспорта требуется создание стендов с целью энергоресурсосберегающих комплексных испытаний судового электрооборудования (электрических машин), на которых можно было бы интенсифицировать испытания и испытывать все типы машин малой, средней и большой мощности, ремонтируемых на судостроительно-судоремонтных предприятиях.

Большинство существующих в настоящее время на судостроительно-судоремонтных предприятиях испытательных стендов и сушильных установок позволяют испытывать только несколько типов электрических машин, что приводит к необходимости иметь на предприятии в отрасли водного транспорта несколько аналогичных стендов. В рыночной экономике для судостроительно-судоремонтных предприятий, электроцехов, ввиду отсутствия необходимых производственных площадей и большой номенклатуры ремонтируемых электрических машин и другого судового электрооборудования, такой вариант неприемлем.

Для обеспечения энергоресурсосбережения, экологии, повышения электропожаробезопасности, интенсификации и оптимизации технологического процесса прогрева, подсушки, сушки и восстановления изоляционных систем необходимо разработать эффективные, простые и легко доступные способы и технические средства сушки судовых синхронных генераторов в судовых эксплутационных условиях. В рыночной экономике требуется разработка методики и практического руководства по ускоренной энергоресурсосберегающей сушке и восстановлению сопротивления изоляции судовых синхронных генераторов с помощью портативных мобильных устройств на штатном месте установки на судах без демонтажа и разборки.

В отрасли водного транспорта экономически целесообразно и перспективно провести промышленные испытания способов сушки и восстановления сопротивления изоляции судовых синхронных генераторов отечественного и зарубежного производства на судах различного назначения.

На основании теоретических и экспериментальных исследований необходимо обосновать и выбрать наиболее оптимальный, энергоресурсосберегающий, экологически чистый, эффективный, простой и легко реализуемый на судах метод сушки судового электрооборудования (асинхронных двигателей, трансформаторов, синхронных генераторов и др.).

В отрасли водного транспорта требуется осуществить всесторонние промышленные и приемные испытания портативных мобильных устройств для форсированной энергоресурсосберегающей сушки и восстановления сопротивления изоляции увлажненных обмоток судового электрооборудования на штатном месте установки без демонтажа и разборки в эксплутационных условиях.

На судах различного назначения требуется произвести промышленные испытания нового перспективного экологически чистого энергосберегающего способа сушки отсыревших обмоток судовых синхронных генераторов переменным током, регулируемым универсальным тиристорным преобразователем в цепи обмотки возбуждения, в эксплутационных условиях.

Кроме того, для судовых синхронных генераторов, не имеющих нагревательных элементов для поддержания сопротивления изоляции отсыревших обмоток при стоянке, требуется проверка на судах нового метода подачи с помощью тиристорного преобразователя — регулятора переменного тока промышленной частоты в обмотку возбуждения. Во многих случаях этот энергоресурсосберегающий метод может быть в перспективе рекомендован и применен для ускоренной пожаробезопасной сушки изоляции увлажненных обмоток судовых синхронных генераторов при судоремонте.

Разработанное практическое руководство должно быть предназначено для выполнения комплекса работ по сушке и восстановлению сопротивления изоляции увлажненных обмоток судовых синхронных генераторов непосредственно на судах различного назначения. Руководство может быть и должно широко использоваться для судовых синхронных генераторов (самовозбуждающихся и бесщёточных) различных типов отечественного и зарубежного производства с учетом некоторых особенностей их параметров, характеристик, конструкции и системы охлаждения.

Целью работы является уменьшение простоев судов, снижение энергозатрат, обеспечение ресурсосбережения, повышение эффективности, интенсификация и оптимизация комплексных испытаний судового электрооборудования по энергосберегающей технологии после зимнего отстоя речных судов, при судоремонте, а также в эксплуатационных условиях на водном транспорте.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1.Обосновать и разработать экономически эффективный способ осуществления новой энергосберегающей технологии управляемой токовой сушки судовых синхронных генераторов, определив параметры новой инновационной технологии сушки и восстановления сопротивления изоляции их переменным током в цепях обмоток возбуждения в эксплуатационных условиях.

2.Разработать математические модели для теплового расчета судового синхронного генератора, оценки количественных показателей и характеристик надёжности асинхронных двигателей при воздействии каждого из факторов, определения трудоемкости ремонта электродвигателей судов.

3.Для судостроения и судоремонта предложить информационное обеспечение и методику комплексных испытаний электрооборудования судов по энергосберегающей технологии.

4.Разработать технологическую систему обработки изоляции электрооборудования судов, обеспечивающую ресурсосбережение, снижение энергозатрат, повышение эффективности, интенсификацию и оптимизацию технологических режимов процесса прогрева, подсушки, сушки, восстановления сопротивления изоляции увлажнённых обмоток судовых электрических машин после зимнего отстоя речных судов, при комплексных испытаниях в судоремонте, а также в эксплуатационных условиях на водном транспорте.

5.Разработать мобильные устройства для сушки, профилактических высоковольтных комплексных испытаний, диагностики изоляционных систем судового электрооборудования в эксплуатационных условиях на судахсинтезировать новые инновационные имитационные и преобразовательные устройства и дать практические рекомендации по их использованию в судостроении и судоремонте.

Объект исследования — судно, судовое электрооборудование которого обязательно проходит послеремонтные комплексные испытания в процессе судоремонта.

Предмет исследования — методы сушки изоляции увлажненных обмоток судовых синхронных генераторов в эксплуатационных условиях, а также при судоремонте, вопросы повышения эффективности и интенсификации комплексных испытаний электрооборудования судов в отрасли водного транспорта.

Основные положения, выносимые на защиту: 1. Метод сушки и восстановления сопротивления изоляции судовых синхронных генераторов переменным током, регулируемым энергосберегающими тиристорными преобразователями в цепях обмоток возбуждения.

2.Методика сушки и восстановления сопротивления изоляции увлажнённых обмоток судовых синхронных генераторов в эксплуатационных условиях на судах.

3.Математическая модель в виде факторного уравнения, позволяющего рассчитать количественные показатели и характеристики надёжности судовых электродвигателей при воздействии каждого из факторов на водном транспорте.

4.Структура и состав технологической системы обработки изоляции электрооборудования судов, обеспечивающей эффективное выполнение всех технологических процессов.

5.Математическая модель зависимости трудоёмкости ремонта судовых электродвигателей постоянного тока напряжением 220 В от основных технических характеристик, разработанная на основе метода множественной корреляции.

6.Структура и состав энергосберегающей мобильной установки для комплексных испытаний и диагностики изоляционных систем электрооборудования судов в судостроении и судоремонте.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Для обеспечения энергоресурсосбережения, повышения электропожаробезопасности, интенсификации и оптимизации технологического процесса прогрева и восстановления изоляционных систем предложен способ сушки промышленных и судовых синхронных генераторов в эксплутационных условиях. Разработаны методика и практическое руководство по ускоренной сушке и восстановлению сопротивления изоляции синхронных генераторов с помощью энергосберегающих универсальных тиристорных преобразователей на штатном месте установки на судах без демонтажа и разборки.

Выполнены промышленные и приёмные испытания портативного устройства по форсированной энергосберегающей сушке и восстановлению сопротивления изоляции увлажненных обмоток электрооборудования в эксплутационных условиях.

Даны примеры расчетов на ПВЭМ параметров энергосберегающей сушки увлажненных обмоток синхронных генераторов переменным током в цепи обмотки возбуждения, подаваемым от тиристорного преобразователярегулятора.

Произведены промышленные испытания нового способа сушки отсыревших обмоток синхронных генераторов переменным током в цепи обмотки возбуждения в эксплуатационных условиях.

На основании теоретических и экспериментальных исследований, а также проведенных работ в ОАО «Дальневосточная распределительная сетевая кампания», филиале «Приморские электрические сети», «Приморские ЦЭС», разработано практическое руководство по сушке синхронных генераторов различной мощности.

Кроме того, для судовых синхронных генераторов, не имеющих нагревательных элементов для поддержания сопротивления изоляции отсыревших обмоток при стоянке, предложен и проверен на судах метод подачи с помощью тиристорного преобразователя — регулятора переменного тока в обмотку возбуждения. Этот энергоресурсосберегающий метод может быть использован в ряде случаев и для ускоренной сушки изоляции увлажненных обмоток синхронных генераторов.

В отрасли водного транспорта на основании теоретических исследований и результатов испытаний синхронных генераторов на судах речного флота разработано практическое руководство по энергоресурсосберегающей ускоренной сушке увлажненных обмоток судовых синхронных генераторов.

В отрасли водного транспорта проведены промышленные испытания способов сушки и восстановления сопротивления изоляции судовых синхронных генераторов, произведен выбор наиболее эффективных, простых и легко реализуемых на судах методов сушки.

В отрасли водного транспорта проведены промышленные и приемочные испытания портативного энергосберегающего устройства по ускоренной сушке и восстановлению сопротивления изоляции увлажненных обмоток судового электрооборудования (асинхронных двигателей, трансформаторов, синхронных генераторов и др.). Результаты испытаний являются положительными, поэтому экономически целесообразно и перспективно организовать производство портативных универсальных тиристорных преобразователей с перестраиваемыми структурными силовых вентильных модулей в отрасли водного транспорта в электроцехах или в плавмастерских.

В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработано практическое руководство по энергоресурсосберегающей сушке и восстановлению сопротивления изоляции синхронных генераторов на судах речного флота, которое может быть использовано и на морском транспорте, а также на судах различного назначения рыбопромыслового флота.

В результате выполнения диссертационной работы получены следующие основные научные и практические результаты.

На основе проведённых исследований разработан комплекс мероприятий, совокупность которых направлена на совершенствование процесса управления сушкой и интенсификацию испытаний электрооборудования по энергосберегающей технологии в судостроении и судоремонте, а именно:

1) предложен и обоснован инновационный метод энергосберегающей сушки увлажнённых обмоток судовых синхронных генераторов переменным током, регулируемым универсальным тиристорным преобразователем в цепи обмотки возбуждения в эксплуатационных условиях на судах;

2) разработаны математические модели для: теплового расчёта судового синхронного генератора при сушке переменным током, регулируемым тиристорным преобразователем в цепи обмотки возбужденияоценки трудоёмкости ремонта судовых электродвигателей постоянного тока напряжением 220 В от основных технических характеристик на основе метода множественной корреляцииполучено факторное уравнение интенсивности отказов асинхронных электродвигателей, используемых на водном транспорте, позволяющее рассчитать количественные показатели и характеристики надёжности электродвигателей при воздействии каждого из факторов;

3) разработана методика и практическое руководство для производства комплекса работ по технологии прогрева, подсушки, сушки и восстановления сопротивления изоляции отсыревших обмоток судовых синхронных генераторов (самовозбуждающихся и бесщёточных) различных типов отечественного и зарубежного исполнения с учётом некоторых особенностей их параметров, характеристик, конструкций и систем охлаждения;

4) для отрасли водного транспорта предложена технологическая система обработки изоляции электрооборудования (генераторов, трансформаторов, двигателей) судов, обеспечивающая эффективное выполнение всех технологических процессов на основе системного подхода;

5) разработаны методики расчёта: надёжности мобильной энергосберегающей установки для комплексных испытаний и диагностики изоляционных системэкономической эффективности внедрения ресурсосберегающей технологии управляемой токовой сушки электрооборудования судов;

6) определена структурная схема развития дефекта судовой электрической машины методом построения причинно-следственных связей для предварительного выбора диагностических параметровразработана технология проверок и диагностики силовых электромеханических переключающих устройств электротехнических комплексов «берег-судно» или «берег-док" — получены аналитические соотношения и выбраны параметры компенсатора реактивной мощности с учётом характеристик судовой питающей сети.